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第二章进程管理

（三）进程同步

5、经典同步问题

1、生产者—消费者问题

生产者消费者问题是一种同步问题的抽象描述。计算机系统中的每个进程都可以消

费（使用）或生产（释放）某类资源。这些资源可以是硬件资源，也可以是软件资源。

当某一进程使用某一资源时，可以看作是消费，称该进程为消费者。而当某一进程释放

某一资源时，它就相当于生产者。

问题1：设某计算进程CP和打印进程IOP共用一个单缓冲区，CP进

程负责不断地计算数据并送入缓冲区T中，IOP进程负责不断地从缓

冲区T中取出数据去打印。

通过分析可知，ＣＰ、ＩＯＰ必须遵守以下同步规则：

(1)当ＣＰ进程把计算结果送入缓冲区时，IOP进程才能从缓冲区中取出结果去打印;

(2)当IOP进程把缓冲区中的数据取出打印后，ＣＰ进程才能把下一个计算结果送入缓

冲区.

(3)为此设有两个信号量Sa=0，Sb=1，Sa表示缓冲区中有无数据，Sb表示缓冲区中有无

空位置。

两个进程的同步可以描述如下：

问题2：一组生产者通过具有N个缓冲区的共享缓冲池向一组消费者

提供数据。

生产者进程缓冲池消费者进程

1

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问题分析”：

为解决生产者消费者问题，应该设两个同步信号量，一个说明空缓冲区的数目，用

empty表示，初值为有界缓冲区的大小N，另一个说明已用缓冲区的数目，用full表示，

初值为０。

由于在此问题中有M个生产者和N个消费者，它们在执行生产活动和消费活动中要对有

界缓冲区进行操作。由于有界缓冲区是一个临界资源，必须互斥使用，所以，另外还需

要设置一个互斥信号量mutex，其初值为１。

问题的解：

注意：在每个程序中用于实现互斥的P(mutex)和V(mutex)必须成对的出现

对资源信号量empty和full的P和V操作，同样需要成对地出现，但它们分别处于不

同的程序中。在每个程序中的多个P操作顺序不能颠倒。先同步后互斥。

2、哲学家就餐问题

有五个哲学家围坐在一圆桌旁，桌中央有一盘通心粉，每人面前有一只空盘子，每两人

之间放一只筷子。每个哲学家的行为是思考，感到饥饿，然后吃通心粉。为了吃通心粉，

每个哲学家必须拿到两只筷子，并且每个人只能直接从自己的左边或右边去取筷子。

1、为防止死锁发生可采取的措施：

最多允许4个哲学家同时坐在桌子周围；仅当一个哲学家左右两边的筷子都可用时，才

允许他拿筷子（AND信号量）；给所有哲学家编号，奇数号的哲学家必须首先拿左边的筷

子，偶数号的哲学家则反之。

设chopstick[5]为5个信号量，初值为均1。设信号量S，初值为4

S用于封锁第5个哲学家

给所有哲学家编号，奇数号的哲学家必须首先拿左边的筷子，偶数号的哲学家则反之；

设chopstick[5]为5个信号量，初值均为1；

Philosopheri：if[imod2=0]then

repeat{

思考；P(chopstick[(i+1)mod5])；

if[imod2=1]thenP(chopstick[i]);

{P(chopstick[i]);P(chopstick[(i+1)mod进食；

5])；V(chopstick[(i+1)mod5])；

进食；V(ch